Un nuovo strumento di rilevamento del cancro utilizza minuscoli circuiti fatti di DNA per identificare le cellule tumorali dalle firme molecolari sulla loro superficie.

I ricercatori della Duke University hanno modellato i semplici circuiti da filamenti interagenti di DNA sintetico che sono decine di migliaia di volte più sottili di un capello umano.

A differenza dei circuiti di un computer, questi circuiti funzionano attaccandosi all'esterno di una cellula e analizzandola alla ricerca di proteine ​​che si trovano in numero maggiore su alcuni tipi di cellule rispetto ad altri. Se un circuito trova i suoi obiettivi, etichetta la cella con un piccolo tag luminoso.

Poiché i dispositivi distinguono i tipi di cellule con maggiore specificità rispetto ai metodi precedenti, i ricercatori sperano che il loro lavoro possa migliorare la diagnosi, e dare alle terapie contro il cancro un obiettivo migliore.

Un team guidato dallo scienziato informatico della Duke John Reif e dal suo ex dottorato di ricerca. lo studente Tianqi Song ha descritto il loro approccio in un recente numero del Giornale della Società Chimica Americana .

Tecniche simili sono state utilizzate in precedenza per rilevare il cancro, ma sono più inclini a falsi allarmi:identificazioni errate che si verificano quando miscele di cellule presentano una o più proteine ​​per cui un circuito del DNA è progettato per lo screening, ma nessun tipo di cellula li ha tutti.

Per ogni cellula cancerosa che viene rilevata correttamente con i metodi attuali, anche alcune frazioni di cellule sane vengono etichettate erroneamente come potenzialmente cancerose quando non lo sono.

Ogni tipo di cellula cancerosa ha un insieme caratteristico di proteine ​​della membrana cellulare sulla sua superficie cellulare. Per ridurre i casi di scambio di identità, il team di Duke ha progettato un circuito del DNA che deve agganciarsi a quella specifica combinazione di proteine ​​sulla stessa cellula per funzionare.

Di conseguenza è molto meno probabile che segnalino le celle sbagliate, ha detto Reif.

La tecnologia potrebbe essere utilizzata come strumento di screening per aiutare a escludere il cancro, il che potrebbe significare meno follow-up non necessari, o per sviluppare trattamenti antitumorali più mirati con minori effetti collaterali.

Ogni elemento di base del loro circuito del DNA è costituito da due filamenti di DNA. Il primo filamento di DNA si ripiega e si accoppia parzialmente con se stesso per formare una forma a forcina. Un'estremità di ogni forcina è legata a un secondo filamento di DNA che funge da catenaccio, piegandosi in modo tale da adattarsi a una specifica proteina della superficie cellulare come un pezzo di puzzle. Insieme questi due filamenti agiscono per verificare che quella particolare proteina sia presente sulla superficie cellulare.

Per cercare il cancro, i componenti del circuito sono mescolati con le cellule di una persona in laboratorio. Se qualche cellula è costellata della giusta combinazione di proteine, il circuito completo si allegherà. L'aggiunta di un filamento di DNA "iniziatore" provoca quindi l'apertura di una delle forcine, che a sua volta ne innesca un'altra in una reazione a catena fino a quando l'ultimo tornante del circuito non si apre e la cella si accende.

I test del dispositivo in provetta nel laboratorio di Reif hanno mostrato che può essere utilizzato per rilevare le cellule leucemiche e distinguerle da altri tipi di cancro nel giro di poche ore, solo per la forza del loro bagliore.

I dispositivi possono essere facilmente riconfigurati per rilevare diverse proteine ​​della superficie cellulare sostituendo i fili di legatura, dicono i ricercatori. Nel futuro, Reif prevede che i circuiti del DNA rilascino una piccola molecola che allerta il sistema immunitario del corpo per attaccare la cellula cancerosa.

La tecnologia non è ancora pronta per il debutto. I ricercatori affermano che i loro circuiti del DNA richiedono test in condizioni più realistiche per assicurarsi che segnalino ancora le cellule giuste.

Ma è un passo promettente per garantire che gli screening e le terapie antitumorali si concentrino sui giusti colpevoli.